İçten yanmalı motorların ısıl verimliliği iç sıcaklıkla birlikte arttığından, soğutma sıvısı kaynama noktasını artırmak için atmosfer basıncından daha yüksek bir basınçta tutulur. Kalibre edilmiş bir basınç tahliye vanası genellikle radyatörün doldurma kapağına dahil edilir. Bu basınç modeller arasında değişiklik gösterir ancak genellikle 4 ila 30 psi (30 ila 200 kPa) arasındadır.[4]
Soğutma sistemi basıncı sıcaklık artışıyla birlikte arttığından, basınç tahliye vanasının fazla basıncın kaçmasına izin verdiği noktaya ulaşacaktır. Sistem sıcaklığının yükselmesi durduğunda bu durum duracaktır. Radyatörün (veya ana tankın) aşırı doldurulması durumunda, bir miktar sıvının kaçmasına izin verilerek basınç tahliye edilir. Bu, basitçe yere akabilir veya atmosferik basınçta kalan havalandırmalı bir kapta toplanabilir. Motor kapatıldığında soğutma sistemi soğur ve sıvı seviyesi düşer. Fazla sıvının bir şişede toplandığı bazı durumlarda, bu sıvı ana soğutma sıvısı devresine 'emilebilir'. Diğer durumlarda durum böyle değil.
İkinci Dünya Savaşı'ndan önce motor soğutma sıvısı genellikle sade suydu. Antifriz yalnızca donmayı kontrol etmek için kullanılıyordu ve bu genellikle yalnızca soğuk havalarda yapılıyordu. Bir motor bloğunda sade su donmaya bırakılırsa, su donarken genleşebilir. Bu etki, buzun genleşmesi nedeniyle motorda ciddi hasara neden olabilir.
Yüksek performanslı uçak motorlarındaki gelişmeler, daha yüksek kaynama noktalarına sahip gelişmiş soğutma sıvıları gerektirdi ve bu da glikol veya su-glikol karışımlarının benimsenmesine yol açtı. Bunlar, antifriz özellikleri nedeniyle glikollerin benimsenmesine yol açtı.
Alüminyum veya karışık metal motorların geliştirilmesinden bu yana, tüm bölgelerde ve mevsimlerde korozyonun önlenmesi antifrizden daha da önemli hale geldi.
Kuru çalışan bir taşma tankı, soğutma sıvısının buharlaşmasına neden olabilir ve bu da motorun lokal veya genel olarak aşırı ısınmasına neden olabilir. Aracın aşırı sıcaklıkta çalışmasına izin verilirse ciddi hasar meydana gelebilir. Sonuç, şişmiş kafa contaları ve eğrilmiş veya çatlamış silindir kafaları veya silindir blokları gibi arızalar olabilir. Sıcaklık göstergesine veri sağlayan sıcaklık sensörü (mekanik veya elektrikli) sıvı soğutucuya değil su buharına maruz kaldığından ve zararlı derecede yanlış okuma sağladığından bazen herhangi bir uyarı olmayacaktır.
Sıcak bir radyatörün açılması sistem basıncını düşürür, bu da radyatörün kaynamasına ve tehlikeli derecede sıcak sıvı ve buharın dışarı çıkmasına neden olabilir. Bu nedenle, radyatör kapakları genellikle kapak tamamen açılmadan önce iç basıncı tahliye etmeye çalışan bir mekanizma içerir.
Otomobil su radyatörünün icadı Karl Benz'e atfedilir. Wilhelm Maybach, Mercedes 35hp için ilk petek radyatörünü tasarladı
Orijinal radyatörün boyutunun artırılamadığı durumlarda, bazen bir arabanın soğutma kapasitesini artırmak için ikinci veya yardımcı bir radyatörle donatılması gerekebilir. İkinci radyatör, devredeki ana radyatörle seri olarak bağlanır. Audi 100 ilk kez turboşarjlı olarak 200'ü oluşturduğunda da durum böyleydi. Bunlar ara soğutucularla karıştırılmamalıdır.
Bazı motorlarda, motor yağını soğutmak için ayrı bir küçük radyatör olan bir yağ soğutucu bulunur. Otomatik şanzımanlı araçlarda genellikle radyatöre ekstra bağlantılar bulunur ve bu da şanzıman yağının ısısını radyatördeki soğutma sıvısına aktarmasına olanak tanır. Bunlar, ana radyatörün daha küçük bir versiyonunda olduğu gibi, yağlı-hava radyatörleri olabilir. Daha basit bir ifadeyle bunlar, su radyatörünün içine bir yağ borusunun yerleştirildiği yağ-su soğutucuları olabilir. Su, ortam havasından daha sıcak olmasına rağmen, daha yüksek termal iletkenliği, daha az karmaşık ve dolayısıyla daha ucuz ve daha güvenilir bir yağ soğutucusuyla kıyaslanabilir bir soğutma (sınır dahilinde) sunar. Daha az yaygın olarak, hidrolik direksiyon sıvısı, fren sıvısı ve diğer hidrolik sıvılar, araçtaki bir yardımcı radyatör tarafından soğutulabilir.
Turbo şarjlı veya süper şarjlı motorlarda, motoru soğutmak için değil, gelen hava yükünü soğutmak için kullanılan havadan havaya veya havadan suya radyatör olan bir ara soğutucu bulunabilir.
Sıvı soğutmalı pistonlu motorlara sahip uçaklar (genellikle radyal yerine sıralı motorlar) da radyatör gerektirir. Hava hızı arabalara göre daha yüksek olduğundan, bunlar uçuş sırasında verimli bir şekilde soğutulur ve dolayısıyla geniş alanlar veya soğutma fanları gerektirmez. Bununla birlikte, pek çok yüksek performanslı uçak, yerde rölantideyken aşırı ısınma sorunlarıyla karşı karşıya kalır; Spitfire için bu süre yalnızca yedi dakikadır.[6] Bu, günümüzün Formula 1 arabalarına benzer; motorlar çalışır durumdayken ızgarada durdurulduklarında, aşırı ısınmayı önlemek için radyatör bölmelerine yönlendirilen havaya ihtiyaç duyarlar.
Sürtünmeyi azaltmak, soğutma sistemlerinin tasarımı da dahil olmak üzere uçak tasarımında önemli bir hedeftir. İlk tekniklerden biri, petek şeklindeki çekirdeği (yüksek yüzey/hacim oranına sahip birçok yüzey) yüzeye monte bir radyatörle değiştirmek için uçağın bol hava akışından yararlanmaktı. Bu, gövdeye veya kanat kaplamasına harmanlanmış tek bir yüzey kullanır ve soğutma sıvısı bu yüzeyin arkasındaki borulardan akar. Bu tür tasarımlar çoğunlukla Birinci Dünya Savaşı uçaklarında görüldü.
Hava hızına çok bağımlı oldukları için yüzey radyatörleri yerde çalışırken aşırı ısınmaya daha da yatkındır. Şamandıralarının üst yüzeylerine radyatörler yerleştirilmiş bir yarış deniz uçağı olan Supermarine S.6B gibi yarış uçakları, performanslarının ana sınırı olarak "sıcaklık göstergesinde uçmak" olarak tanımlanmıştır.[7]
Yüzey radyatörleri aynı zamanda Malcolm Campbell'in 1928 tarihli Blue Bird'ü gibi birkaç yüksek hızlı yarış otomobilinde de kullanılmıştır.
Akıştaki gazın işlenmesi ihtiyacı tasarımı büyük ölçüde karmaşık hale getirdiğinden, soğutma sıvısının kaynamasına izin verilmemesi genellikle çoğu soğutma sisteminin bir sınırlamasıdır. Su soğutmalı bir sistem için bu, maksimum ısı transfer miktarının suyun spesifik ısı kapasitesi ve ortam ile 100 °C arasındaki sıcaklık farkı ile sınırlı olduğu anlamına gelir. Bu, kışın veya sıcaklığın düşük olduğu yüksek rakımlarda daha etkili soğutma sağlar.
Uçak soğutmasında özellikle önemli olan bir diğer etki ise basınçla birlikte özgül ısı kapasitesinin değişmesi ve kaynama noktasının düşmesi ve bu basıncın sıcaklık düşüşünden ziyade rakımla daha hızlı değişmesidir. Bu nedenle genel olarak sıvı soğutma sistemleri, uçak tırmandıkça kapasitesini kaybeder. Bu, turbo süperşarjların ilk kez 15.000 ft'in üzerindeki irtifalarda rahat seyahate izin verdiği ve soğutma tasarımının önemli bir araştırma alanı haline geldiği 1930'larda performansın önemli bir sınırıydı.
Bu sorunun en bariz ve yaygın çözümü, tüm soğutma sistemini basınç altında çalıştırmaktı. Bu, dış hava sıcaklığı düşmeye devam ederken spesifik ısı kapasitesini sabit bir değerde tuttu. Bu tür sistemler böylece tırmandıkça soğutma kapasitesini artırdı. Çoğu kullanım için bu, yüksek performanslı pistonlu motorların soğutulması sorununu çözdü ve İkinci Dünya Savaşı döneminin neredeyse tüm sıvı soğutmalı uçak motorları bu çözümü kullandı.
Bununla birlikte, basınçlı sistemler de daha karmaşıktı ve hasara karşı çok daha hassastı; soğutma sıvısı basınç altında olduğundan, soğutma sistemindeki tek bir tüfek kalibreli kurşun deliği gibi en küçük hasar bile, sıvının hızla sistemden dışarı fışkırmasına neden oluyordu. delik. Soğutma sistemlerindeki arızalar, motor arızalarının açık ara önde gelen nedeniydi.
Buharı işleyebilen bir uçak radyatörü yapmak daha zor olsa da, kesinlikle imkansız değildir. Temel gereklilik, buharı tekrar pompalara aktarmadan ve soğutma döngüsünü tamamlamadan önce tekrar sıvıya yoğunlaştıran bir sistem sağlamaktır. Böyle bir sistem, su durumunda sıvı formdaki özgül ısı kapasitesinin beş katı olan özgül buharlaşma ısısından yararlanabilir. Buharın aşırı ısınmasına izin vererek ek kazançlar elde edilebilir. Buharlaşmalı soğutucular olarak bilinen bu tür sistemler, 1930'larda önemli araştırmaların konusuydu.
20 °C ortam hava sıcaklığında çalışan, diğer açılardan benzer olan iki soğutma sistemini düşünün. Tamamen sıvı bir tasarım, 30 °C ile 90 °C arasında çalışabilir ve ısıyı uzaklaştırmak için 60 °C sıcaklık farkı sunabilir. Evaporatif soğutma sistemi 80 °C ile 110 °C arasında çalışabilir. İlk bakışta bu çok daha az sıcaklık farkı gibi görünüyor, ancak bu analiz, buhar üretimi sırasında emilen, 500 °C'ye eşdeğer muazzam miktardaki ısı enerjisini gözden kaçırıyor. Gerçekte, evaporatif versiyon 80 °C ile 560 °C arasında, yani 480 °C efektif sıcaklık farkıyla çalışmaktadır. Böyle bir sistem çok daha az miktarda suyla bile etkili olabilir.
Evaporatif soğutma sisteminin dezavantajı, buharı tekrar kaynama noktasının altına soğutmak için gerekli olan yoğunlaştırıcıların alanıdır. Buhar sudan çok daha az yoğun olduğundan, buharı tekrar soğutmak için yeterli hava akışını sağlamak üzere buna uygun olarak daha büyük bir yüzey alanına ihtiyaç vardır. 1933'teki Rolls-Royce Goshawk tasarımında geleneksel radyatör benzeri kondansatörler kullanıldı ve bu tasarımın sürtünme açısından ciddi bir sorun olduğu ortaya çıktı. Almanya'da Günter kardeşler, buharlaşmalı soğutma ile uçağın kanatlarına, gövdesine ve hatta dümenine yayılan yüzey radyatörlerini birleştiren alternatif bir tasarım geliştirdiler. Heinkel He 119 ve Heinkel He 100 başta olmak üzere pek çok uçak kendi tasarımları kullanılarak inşa edildi ve çok sayıda performans rekoru kırdı. Bununla birlikte, bu sistemlerin sıvıyı yayılmış radyatörlerden geri döndürmek için çok sayıda pompaya ihtiyacı vardı ve düzgün çalışmayı sürdürmenin son derece zor olduğu ortaya çıktı. ve savaş hasarına karşı çok daha duyarlıydı. Bu sistemi geliştirme çabaları genel olarak 1940 yılında terk edilmişti. Özgül ısısı daha düşük, ancak sudan çok daha yüksek bir kaynama noktasına sahip olan etilen glikol bazlı soğutucuların yaygın olarak bulunması, buharlaşmalı soğutma ihtiyacı kısa sürede ortadan kalkacaktı.
Bir kanal içerisinde yer alan uçak radyatörü içinden geçen havayı ısıtarak havanın genleşmesine ve hız kazanmasına neden olur. Buna Meredith etkisi denir ve iyi tasarlanmış düşük sürtünmeli radyatörlere (özellikle P-51 Mustang) sahip yüksek performanslı pistonlu uçaklar bundan itme gücü elde eder. İtki, radyatörün içine alındığı kanalın direncini dengeleyecek kadar önemliydi ve uçağın sıfır soğutma direncine ulaşmasını sağladı. Bir noktada, Supermarine Spitfire'ı, radyatörden sonra egzoz kanalına yakıt enjekte edip onu ateşleyerek bir art yakıcıyla donatma planları bile vardı. Art yanma, ana yanma çevriminin aşağı akışında motora ilave yakıt enjekte edilerek gerçekleştirilir.
